吸水膨脹率是人造板的一項(xiàng)極為重要的質(zhì)量指標(biāo)。在實(shí)踐中，不會(huì)有什么機(jī)會(huì)將人造板泡在水中使用，而且在結(jié)構(gòu)考慮中，厚度膨脹值也并非是重要問(wèn)題。然而這卻是一種快速的測(cè)量方法，以大致判明人造板在使用中含水率隨空氣濕度發(fā)生變化時(shí)的尺寸穩(wěn)定性。這對(duì)人造板的例行質(zhì)量檢驗(yàn)及生產(chǎn)中質(zhì)量控制有很大利用價(jià)值。 

人造板在使用過(guò)程中因受空氣濕度變化的影響，它的含水率、厚度和長(zhǎng)度會(huì)有所變化，并且產(chǎn)生翹曲。這是材料性能中極為重要的一個(gè)問(wèn)題，有很多人做過(guò)大量的研究工作。本文僅以刨花板為例，闡述人造板的吸水厚度膨脹問(wèn)題。 

Johneon（1964年）的試驗(yàn)結(jié)果表明，刨花板在濕空氣中的厚度膨脹值及長(zhǎng)度膨脹值呈基本相同的趨勢(shì)。西德Schwab等（1980年）將不同膠種刨花板詳細(xì)的作了浸水和在干、濕空氣中放置后的厚度及長(zhǎng)度膨脹試驗(yàn)，相互進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)就厚度膨脹率而論，25×25mm規(guī)格的試件在200C水中浸泡2小時(shí)后的厚度膨脹率大致相當(dāng)于該試件在濕空氣（200C，相對(duì)濕度85%）中放置28天的厚度膨脹率。據(jù)希臘Grigoriou（1983年）研究，各種刨花板放在溫度為200C，相對(duì)濕度為90%的濕空氣中放置時(shí)，前10天厚度變化最快，第10～30天變化速度顯著減緩，再?gòu)?/span>30～60天看這段時(shí)間的變化，變得更慢。還有人將刨花板放在相對(duì)濕度為33%－90%－33%的空氣中反復(fù)讓其受濕后再干燥，經(jīng)過(guò)7天，然后再在相對(duì)濕度為65%－90%－65%的條件下放置到170天，試驗(yàn)表明刨花板的厚度變動(dòng)范圍越來(lái)越小。以上各種結(jié)果都說(shuō)明，以25×25mm的試件在200C水中浸2小時(shí)的厚度膨脹率相當(dāng)于在濕空氣中放置60天時(shí)間之內(nèi)的數(shù)值，一般情況下，我們就取28天以做比較。事實(shí)上，空氣濕度是不斷變化的，通過(guò)以上試驗(yàn)，可見(jiàn)，用這種水浸2小時(shí)的方法以預(yù)示刨花板的尺寸穩(wěn)定性有充分的科學(xué)依據(jù)。此外，在國(guó)際上對(duì)刨花板尺寸穩(wěn)定性還有各種各樣的測(cè)定法，這是因?yàn)橛行﹪?guó)家在刨花板應(yīng)用條件及氣候條件方面有其自身的特殊性。這里所介紹的僅是用25×25mm規(guī)格的試件在200C下水浸2小時(shí)這一試驗(yàn)方法的科學(xué)依據(jù)。 

如何改善刨花板的吸水厚度膨脹這一課題，在刨花板生產(chǎn)質(zhì)量控制中，如與靜曲強(qiáng)度及平面抗拉強(qiáng)度比較，一直認(rèn)為比較困難。在一般情況下，加入石蠟乳液后，刨花板的吸水厚度膨脹率這一指標(biāo)是可以達(dá)到的。但是，偶然出現(xiàn)的高厚度膨脹率的機(jī)會(huì)較多，而且難以分析其原因。 

吸水厚度膨脹的根本原因有二個(gè)方面。一是木材本身受濕時(shí)的膨脹；二是刨花板中的刨花在受潮時(shí)因應(yīng)力釋放而產(chǎn)生的回彈。因?yàn)?b>刨花板是由刨花在熱壓過(guò)程中，受高溫，并且伴隨著強(qiáng)烈失水的條件下壓制而成。在這樣的壓制過(guò)程中，刨花被壓薄了。而被壓薄的部分，可分為幾種不同性質(zhì)的變形。彈性變形和粘彈性變形是要彈回來(lái)的；塑性變形則不能再回彈。在力學(xué)中稱前二者為可恢復(fù)的變形，后者稱為不可恢復(fù)的變形。由于刨花的熱壓時(shí)是在失水的條件下受壓變形的，當(dāng)板坯壓力降低時(shí)，因刨花已經(jīng)干燥，于是可恢復(fù)的變形只能是一部分，有一部分被“固定”住了。這部分被“固定”住的變形只有在刨花重新受濕時(shí)才能彈回來(lái)。此外，還有相當(dāng)數(shù)量的可恢復(fù)變形并未因干燥而“固定”住，而是因膠粘劑將刨花粘住，相互間產(chǎn)生抑制力而無(wú)法回彈，只有在膠粘劑的膠粘力遭到破壞，膠粘力小于回彈力時(shí)才能回彈。所以廣義的回彈分為三部分：（1）熱壓一完成，既未被膠粘力所抑制，也未因刨花干燥而被“固定”的回彈。了解這部分回彈對(duì)于刨花板的厚度偏差控制具有重要作用。有關(guān)控制刨花板厚度偏差的主要因素，很多實(shí)際上是控制回彈量的因素。（2）當(dāng)板子受濕時(shí)，被干燥所“固定”的變形發(fā)生回彈，這就是刨花板在200C條件下浸水試驗(yàn)中所表現(xiàn)出來(lái)的主要部分。（3）當(dāng)刨花板在較高溫度的水中浸泡或溫度雖不高，但時(shí)間很長(zhǎng)，因脲醛樹脂水解逐漸失去膠結(jié)力，回彈力克服膠結(jié)力后所引起的回彈。 

正因?yàn)?b>刨花板的刨花是受過(guò)壓縮的，所以刨花板的吸水厚度膨脹率比木材本身吸水厚度膨脹率大的多。德國(guó)Teichgraber（1966年）曾做了一個(gè)試驗(yàn)：將刨花板放在30%相對(duì)濕度的空氣中平衡，然后再放到80%相對(duì)濕度的空氣中平衡，刨花板含水率由6%變?yōu)?/span>18%，厚度膨脹率為4－9%，而木材本身在相應(yīng)試驗(yàn)中厚度方向膨脹率僅為2%。 

以上談的是刨花板吸水厚度膨脹的二個(gè)來(lái)源。另一個(gè)影響刨花板吸水厚度膨脹率的重要因素是刨花板的空隙量、毛細(xì)管量的多少。在無(wú)數(shù)實(shí)踐中，都觀察到這一影響。1972年，美國(guó)人Lehmann發(fā)表了一篇著名了論文，證明了各種纖維板及刨花板的空隙量與透水、透氣性有相當(dāng)?shù)年P(guān)系，而透水、透氣性又與板的尺寸穩(wěn)定性有關(guān)聯(lián)。 

以往有很多學(xué)者做了大量研究刨花板吸水厚度膨脹的工作，試圖從板的密度、刨花幾何形狀、熱壓條件等方面找出降低厚度膨脹的規(guī)律，但是所得到的結(jié)果往往互相矛盾，難以說(shuō)明問(wèn)題。在我們分析了這些問(wèn)題后，似乎感到了應(yīng)該從回彈－膠－孔隙這三者相互影響和制約的關(guān)系中著手，遺憾的是目前還未找出它們之間的定量關(guān)系。 

在降低刨花板吸水厚度膨脹的途徑中，比較明確的方法有以下幾種上： 

1、 加入防水劑（一般用石蠟乳液） 

對(duì)于脲醛刨花板所加入的石蠟乳液，在國(guó)外，按固體石蠟對(duì)絕干刨花板計(jì)，一般為0.5%左右。這個(gè)用量是經(jīng)過(guò)研究及大量實(shí)踐才為大家所接受的。加0.25%的石蠟就能大幅度降低厚度膨脹值；當(dāng)用量增加到0.5%、0.75%時(shí)，其厚度膨脹值并未再度出現(xiàn)大幅度下降的現(xiàn)象。 

不過(guò)在特殊情況下，如對(duì)某一樹種，或工藝上處理不當(dāng)時(shí)，添加0.5%的石蠟量則不能達(dá)到“標(biāo)準(zhǔn)”所規(guī)定的要求。 

石蠟乳液如何才能充分發(fā)揮其作用？了解其中的施蠟機(jī)理對(duì)分析生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題有很大幫助。比如用脲醛膠做膠粘劑時(shí)，只需加入少量石蠟乳液（一般為0.5%）即可，如此少量的石蠟乳液如不合理噴施，將起不到什么防水作用。因此，通常是將石蠟乳液混在膠液中一起施加，以擴(kuò)大石蠟乳液的噴灑面積。然而石蠟乳液的比重（0.86～0.92）與膠液的比重（1.20～1.30）相差很大，要均勻混合很困難，且如果噴出的膠滴大小與石蠟乳液液滴大小比例不合適的話，膠滴便很難帶著石蠟乳液液滴均勻分布在刨花上。一般噴出的膠滴直徑為0.1mm，有時(shí)到0.2mm，石蠟乳液顆粒為10微米左右，那么每個(gè)膠滴平均含150個(gè)左右的石蠟乳滴。如果膠滴顆粒直徑小于0.06mm，就很難將石蠟乳滴全包住在內(nèi)了。 

在熱壓過(guò)程中，膠滴受到擠壓，石蠟乳滴會(huì)移向膠滴的邊緣，并有一部分石蠟乳滴相互靠近在一起，隨著壓力的增大，將膠滴擠破，在膠滴內(nèi)的石蠟乳滴也會(huì)被擠破。此時(shí)，周圍溫度正好使石蠟熔融，則熔融的石蠟因與水溶性膠的表面張力不同，就被膠液擠出到刨花表面而形成一層很薄的蠟?zāi)?，起到防水作用。所以合理的施蠟條件應(yīng)該是：石蠟乳液濃度為33～60%，石蠟液滴直徑為4～14微米；受擠壓后所破裂的石蠟液滴直徑應(yīng)為噴出時(shí)直徑的1/8～1/10；石蠟乳液滴被壓碎之時(shí)正好在石蠟熔融溫度與膠液固化之前這一階段。假如在熱壓中因壓力和溫度配合不當(dāng)，膠顆粒在未壓破之前就已固化，則石蠟將被包在膠滴中，有時(shí)會(huì)損失20～30%的石蠟。這也提示人們，為什么壓縮比低的輕質(zhì)刨花板，或者用厚刨花制成的刨花板，它們的厚度吸水膨脹率總是高的。膠液沒(méi)有受到一定的擠壓作用，往往得不到應(yīng)有的防水性能，這也是中纖板不用石蠟乳液，而直接用固體石蠟的原因。 

2、 木材原料不同，吸水厚度膨脹率有很大差異 

刨花板廠用某些材種制板時(shí)，需要特別注意一些特定環(huán)節(jié)。如楊木，雖然在制板中也加入正常用量的石蠟乳液，但吸水厚度膨脹率往往較高。這是由于其管孔和導(dǎo)管空隙很大，而且在刨片過(guò)程中，易于起毛，割裂和卷曲，使板的空隙及毛細(xì)管量增大等原因引起的。楊木早晚材的材質(zhì)差異使刨片時(shí)刨花厚薄偏差很大，導(dǎo)致板的吸水厚度膨脹率增大，如果加工這類原料，就要留神備料工段的操作，如刀片要鋒利、原料含水率要適當(dāng)。如仍難以達(dá)到“標(biāo)準(zhǔn)”所規(guī)定的吸水厚度膨脹率，只好相應(yīng)地提高用膠量。 

3、 提高用膠量 

以如上述，提高用膠量，對(duì)刨花的回彈產(chǎn)生更大的抑制作用，吸水厚度膨脹值必定相應(yīng)減小。這不論對(duì)松木或楊木都有顯著作用。 

另外，有一些研究表明，對(duì)刨花板進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚?/span>1550C～1800C）或無(wú)必要的延長(zhǎng)熱壓時(shí)間，刨花拌膠后放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、含水率過(guò)低，壓機(jī)上升速度過(guò)慢，熱壓溫度過(guò)高等都會(huì)促使刨花板的吸水厚度膨脹率增高。因此，這些都是生產(chǎn)中需要注意的。板子熱壓后進(jìn)行熱堆放（800C），不但有利于其內(nèi)應(yīng)力的釋放，還有利于吸水厚度膨脹性質(zhì)的改善（平面抗拉強(qiáng)度可能有某種程度的下降）。所以熱壓后適當(dāng)熱堆放也是改善刨花板吸水厚度膨脹率的可行辦法之一。